## Journal of Applied Informatics and Computing (JAIC)
Vol.6, No.1, Juli 2022, pp. 25~30 e-ISSN: 2548-6861

## Penyembunyian Pesan Terenkripsi pada Citra menggunakan Algoritma LSB dan Transposisi Kolom
Kiswara Agung Santoso 1 * Ahmad Tanto Wiraga 2 , Abduh Riski 3 1,2,3 Jurusan Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Jember kiswaras@gmail.com 1 , ahmadtantowiraga@gmail.com 2 , riski.fmipa@unej.ac.id 3
Article Info

## ABSTRACT
Article history: Received 2022-01-07 Revised 2022-03-14 Accepted 2022-03-17 Data security is a very important thing to do so that the message or information sent to someone is not known by an uninterested person. Data security  techniques that are often used today are cryptography and steganography. In this study, the data will be used in the form of text. This text message will be hidden into a container in the form of an image ( cover image ). Text messages will be hidden in the image using the  LSB  algorithm  and  column  transposition.  To  strenghthen  security,  the  text message  will  be  encrypted  first  using  the  vigenere  cipher  algorithm  and  column transposition. The results showed that the stego image produced in plain sight is very similar to the original image ( cover image ), this can be seen from the PSNR value which is more than 50 even some experiments have a PSNR value of more than 60. Based on the results of MSE and PSNR analysis, it can be known that the quality of images generated by the proposed method can be categorized well. This can be seen from the value of PSNR above 50 dB and there is even above 60 dB. Based on the results of the LSB enhanced analysis, irregularities in the stego image are not visible so it will not be suspected by unauthorised people for hidden messages.
Keyword: Column transposition,
Cryptography,
LSB, Steganography, Vigenere cipher.
This is an open access article under the CC–BY-SA license.

## I. P ENDAHULUAN
Pengamanan  data  merupakan  hal  yang  perlu  dilakukan agar data yang dikirim kepada seseorang tidak diketahui oleh pihak ketiga yang tidak berkepentingan. Teknik pengamanan data  yang  saat  ini  sering  digunakan  adalah  kriptografi  dan steganografi.  Kriptografi  merupakan  teknik  mengubah  data ( plaintext )  kedalam  bentuk  lain  ( ciphertext )  agar  maknanya tidak  diketahui  oleh  orang  yang  tidak  berkepentingan. Sedangkan teknik steganografi merupakan teknik menyembunyikan data ( plaintext ) pada data lain ( cover ) agar keberadaannya  tidak  diketahui  oleh  orang  yang  tidak berkepentingan.
Salah  satu  algoritma  kriptografi  yang  dapat  digunakan adalah vigenere  cipher ,  [1]  telah  melakukan  pengamanan pesan teks dengan menggunakan algoritma vigenere cipher . Pesan teks hasil enkripsi menjadi samar dan tidak diketahui maknanya  oleh  orang  yang  tidak  berkepentingan.  Namun, hasil  enkripsi  dengan  algoritma  vigenere  cipher  memiliki pola-pola karakter yang berulang sehingga berpeluang dapat dipecahkan enkripsi tersebut.
Algoritma  lain  yang  dapat  digunakan  dalam  kriptografi yaitu transposisi kolom [2] melakukan analisis pada algoritma transposisi  kolom.  Dari  analisis  tersebut  diketahui  bahwa hasil enkripsi transposisi kolom berpeluang dapat dipecahkan dengan  melihat  jumlah  frekuensinya.  Oleh  karena  itu, transposisi  kolom  akan  Kusumaningtyas  lebih  baik dikombinasikan  dengan  algoritma  lain  untuk  menambah kekuatan dan kerumitan dalam mengenkripsi.
Selain  kriptografi,  teknik pengamanan data  yang popular digunakan pada saat ini yaitu teknik steganografi. Salah satu algoritma  yang  dapat  digunakan  pada  steganografi  adalah Least  Significant  Bit (LSB)  [3]  [4],  telah  melakukan penelitian  penyembunyian  informasi  berupa  pesan  teks ( plaintext )  pada  media  gambar  ( coverimage )  dengan menggunakan algoritma LSB. Setelah gambar disisipi pesan ( stegoimage ), kualitas gambar tersebut ( stegoimage ) hampir sama  dengan  gambar  sebelum  disisipi  pesan  ( coverimage ). Namun,  penyembunyian  menggunakan  algoritma  LSB tergolong mudah dipecahkan.
Pada  penelitian  ini  akan  melakukan  pengamanan  pesan berupa teks ( plaintext ) menggunakan algoritma LSB. Untuk
26
mengatasi kelemahan algoritma LSB, maka urutan penyisipan bit-bit plaintext pada piksel citra akan diacak  menggunakan algoritma transposisi kolom. Untuk memperlapis keamanan, pesan  teks  tersebut  akan  dienkripsi  terlebih  dahulu  dengan menggunakan  algoritma vigenere  cipher dan  transposisi kolom sebelum disembunyikan kedalam citra.

## II. T INJAUAN P USTAKA

## A. Citra Digital
Citra  digital  merupakan  sekumpulan  piksel-piksel  yang tersusun  dalam  bentuk  matriks.  Setiap  piksel  dinyatakan sebagai  matriks 𝑓(𝑥, 𝑦) dimana 𝑥 dan 𝑦 merupakan  suatu koordinat  pada  bidang  dua  dimensi.  Pada  citra  digital peletakan  titik  asal  koordinat  berada  disebelah  kiri  atas matrik. Nilai 𝑓(𝑥, 𝑦) merupakan nilai intensitas cahaya atau derajat keabuan pada titik (𝑥, 𝑦). Nilai intensitas cahaya pada piksel-piksel  memberikan  informasi  berupa  warna  citra  [5]. Ilustrasi citra digital diilustrasikan seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Ilustrasi citra digital

## B. ASCII ( American Standard Code for Information Interchage)
ASCII  ( American  Standard  Code  for  Information Interchage )  merupakan  standar  internasional  berupa  kode huruf  dan  simbol  yang  digunakan  pada  komputer  untuk menunjukan suatu teks. Kode ASCII memiliki 256 karakter yang  dimulai  dari  0  sampai  25.  ASCII  dibagi  menjadi  tiga bagian, yaitu ASCII Control Character (kode karakter ke 0 - 31),kode ini biasanya digunakan untuk mengontrol beberapa hardware  seperti  code  nomor  7  yang  bisa  digunakan  untuk membunyikan  suara  “beep”  dari  speaker. ASCII  Printables Character (kode karakter ke 32 - 128), kode ini merupakan kode  dari  semua  karakter  yang  ada  pada  keyboard.  T he Extended  ASCII  Codes (kode  karakter  ke  129  –  255) digunakan untuk tombol tambahan  keyboard seperti tombol F1,  ctrl,  shift,  beserta  kombinasinya  seperti  ctrl+V, ctrl+alt+del.

## C. Kriptografi
Kriptografi  merupakan  salah  satu  teknik  pengamanan data.  Kata  kriptografi  berasal  dari  bahasa  Yunani,  yaitu cryptos yang  artinya  rahasia  dan  graphein  yang  artinya tulisan.  Oleh  karena  itu,  kriptografi  dapat  diartikan  sebagai ilmu  yang  mempelajari  tentang  tulisan  atau  pesan  rahasia.
Kriptografi merupakan teknik pengkodean untuk mengamankan  sebuah  pesan  atau  informasi  dengan  cara mengkodekan  pesan  tersebut  sehingga  hanya  orang  yang diberi akses sajalah yang mengerti maknanya [6].

## D. Vigenere cipher
Vigenere  Cipher merupakan  salah  satu  algoritma pengamanan  data  pada  kriptografi.  Karakter  huruf  yang digunakan pada algoritma vigenere cipher yaitu A, B, C, …,Z yang disamakan dengan nilai 0, 1, 2, …,25. Proses enkripsi algoritma vigenere cipher yaitu dengan menggeser huruf pada plaintext sejauh nilai kunci pada deret alphabet. Jika jumlah kunci kurang dari plaintext , maka kunci diulang hingga setiap karakter plaintext memiliki  pasangan  dengan  karakter  dari kunci [6]. Dalam implementasi format ASCII, karakter yang digunakan  terdapat  pada  bilangan  ASCII  ke  32  –  127. Sehingga  rumus  enkripsi  yang  digunakan  untuk menghitungnya sebagai berikut:
𝐶 𝑖 = 𝑃 𝑖 + 𝐾 𝑖 (𝑚𝑜𝑑 95) (1)
Sedangkan  untuk  mendapatkan  kembali plaintext yang terenkripsi dirumuskan sebagai berikut:
𝑃 𝑖 = 𝐶 𝑖 − 𝐾 𝑖 (𝑚𝑜𝑑 95) (2)
Keterangan:
𝑃 𝑖 : Nilai desimal ASCII karakter plaintext ke-i 𝐶 𝑖 : Nilai desimal ASCII karakter ciphertext ke-i 𝐾 𝑖 : Nilai desimal ASCII karakter kunci ke-i

## E. Transposisi Kolom
Teknik transposisi merupakan teknik memindahkan posisi karakter plaintext ke  posisi  lain  tanpa  mengubah  karakter plaintext tersebut.  Salah  satu  algoritma  kriptografi menggunakan teknik transposisi adalah transposisi columnar atau transposisi kolom. Proses enkripsi algoritma transposisi kolom yaitu dengan menulis plaintext secara berderet dengan panjang yang telah ditetapkan, kemudian dibaca kolom demi kolom  dengan  urutan  pembacaan  sesuai  kata  kunci  yang digunakan  [6].  Panjang  deret  sesuai  dengan  panjang  kunci yang  digunakan.  Sedangkan  urutan  pembacaan  kolom berdasarkan urutan abjad kata kunci seperti pada Gambar 2.

## Gambar 2. Proses transposisi kolom
e-ISSN: 2548-6861
27

## F. Steganografi
Steganografi  berasal  dari  bahasa  yunani  yaitu  “ stegos” yang  artinya  tersembunyi  dan  “ graphein” yang  artinya tulisan.  Jadi,  steganografi  merupakan  ilmu  dan  seni menyembunyikan  sebuah  pesan  pada  suatu  media  sehingga keberadaannya  tidak  diketahui  oleh  orang  yang  tidak berkepentingan [6], Misalnya menyembunyikan teks kedalam gambar atau menyembunyikan gambar di dalam gambar [7].
Jadi  berbeda  dengan  kriptografi  yang  mengamankan pesan  dengan  cara  dikodekan  tetapi  jika  steganografi mengamankan  pesan  dengan  cara  menyembunyikan  pesan tersebut  dalam  media  lain,  dalam  penelitian  ini  pesan  teks disembunyikan dalam media gambar/foto.

## G. Least Significant Bit (LSB)
Least  significant  bit atau  LSB  merupakan  salah  satu algoritma  pengamanan  data  pada  steganografi.  Algoritma LSB  memanfaatkan  ketidakmampuan  mata  manusia  dalam membedakan  gambar  asli  ( cover  image )  dan  gambar  yang telah disisipi pesan ( stego image ). Pada susunan bit di dalam sebuah byte (1 byte = 8 bit), terdapat bit yang paling berarti ( most significant bit atau MSB) dan bit yang paling kurang berarti ( least significant bit atau LSB seperti pada Gambar 3.

## Gambar 3. MSB dan LSB
Penyisipan dengan algoritma LSB dilakukan pada setiap byte piksel cover image pada bit yang terletak paling akhir (bit LSB). Bit LSB cocok diganti karena perubahan pada gambar tidak  memiliki  efek  yang  berarti  yang  terlihat  oleh  mata manusia [5].

## H. Mean Squared Error (MSE) dan Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Mean  Squared Error  (MSE)  merupakan  salah  satu parameter dalam mengukur kualitas metode steganografi [8] dengan membandingkan citra asli ( cover image ) dengan citra setelah  disisipkan  pesan  ( stego  image ).  Perhitungan  nilai MSE dapat dilakukan dengan persamaan berikut:
𝑀𝑆𝐸 = 1 𝑁𝑀 ∑ ∑(𝑝(𝑥, 𝑦) − 𝑞(𝑥, 𝑦)) 2 𝑀 𝑦=1 𝑁 𝑥=1
(3)
Keterangan:
𝑝(𝑥, 𝑦) : Nilai piksel citra asli koordinat ( 𝑥, 𝑦)
𝑞(𝑥, 𝑦) : Nilai piksel stego image pada koordinat ( 𝑥, 𝑦) 𝑀 : Jumlah baris piksel (panjang citra)
𝑁
: Jumlah kolom piksel (lebar citra)
Peak  Signal  to  Noise  Ratio (PSNR)  [11]  merupakan perbandingan nilai maksimum dari sinyal yang diukur dengan nilai noise yang  berpengaruh  pada  sinyal  tersebut  dalam
satuan desibel (dB). Perhitungan nilai PSNR dapat dilakukan dengan persamaan berikut:
𝑃𝑆𝑁𝑅 = 10. 𝑙𝑜𝑔 𝑀 2 𝑀𝑆𝐸 (4) Keterangan: M : Nilai piksel maksimum MSE
: Mean Squared Error
Menurut  Hidayat  dan  Hastuti  [9]  kriteria  kualitas stego image dapat  dilihat  dari  nilai  PSNR  seperti  pada  Tabel  1 berikut:

## TABEL 1
K RITERIA K UALITAS C ITRA PSNR (dB) Kualitas Citra ( stego image ) > 60 Sangat Bagus ( excellent ) 50 − 59 Bagus ( good ) 40 − 49 Layak ( reasonable ) 30 − 39 Cukup ( poor ) < 30 Tidak dapat dipakai ( unusable )

## I. Enhanced LSB
Analisis enhanced LSB  merupakan  merupakan  metode untuk  mendeteksi  adanya  pesan  rahasia  pada  suatu  citra. Metode  ini  memanfaatkan  indera  manusia  dalam  melihat kerusakan pada citra setelah dilakukan enhanced LSB. Proses enhanced LSB dilakukan dengan mengubah semua bit pada setiap  piksel  dengan  bit  LSB  pada  piksel  tersebut  [4]  [10]. Misalkan suatu piksel bernilai 24, jika dijadikan dalam bentuk bit (binary digit) akan menjadi 11000. Karena bit LSB pada piksel tersebut adalah 1 (bergaris bawah dan dicetak tebal), maka susunan bit-bitnya diubah menjadi 11001.

## III. M ETODE P ENELITIAN

## A. Data Penelitian
Pesan  yang  akan  digunakan  pada  penelitian  ini  berupa teks. Pesan teks (kalimat) yang disembunyikan memiliki tiga variasi panjang karakter yaitu kalimat dengan jumlah karakter 500,  1000,  dan  2000  karakter. Cover  image yang  akan digunakan sebagai tempat menyembunyikan kalimat tersebut berupa citra/foto dengan ukuran yaitu 128 x 128 piksel.

## B. Langkah-langkah Penelitian
Berikut  ini  adalah  flowchart  Langkah  penelitian  dalam menyembunyikan teks kedalam image dimana setiap bit dari karakter  teks  akan  menggantikan  bit  terakhir  dari  piksel image. Tetapi sebelum teks disembunyikan kedalam image, image  tersebut  dikodekan  menggunakan  metode  transposisi kolom, sehingga akan lebih terjamin keamanannya baik teks maupun  gambar  imagenya.  Langkah-langkah  penelitian sebagai berikut.
1. Masukkan  kunci  yang berupa  teks untuk  mengkodekan image tempat plainteks disembunyikan
2. Masukkan  image  yang  merupakan  tempat  dimana  teks akan disembunyikan
3. Kodekan image menggunakan metode transposisi kolom agar gambar dapat disamarkan

## Gambar 4. Langkah-langkah penelitian
4. Ubah nilai desimal tiap piksel menjadi 8 digit biner (bit)
5. Masukkan pesan teks rahasia yang akan disembunyikan dalam gambar
6. Ubah  tiap  karakter  dari  teks  yang  disembunyikan menjadi bentuk desimal berdasarkan table ASCII
7. Ubah bentuk decimal dari karakter pesan menjadi bit
8. Ganti  nilai  bit  terakhir  dari  tiap  piksel  dengan  bit  dari karakter pesan teks
9. Output  dari  program  ini  adalah  image  yang  telah terkodekan  dimana  didalam  image  tersebut  tersimpan pesan rahasia

## IV. H ASIL D AN P EMBAHASAN
Hasil  penelitian  yang  didapatkan  dari  program  sebagai berikut.

## A. Hasil Penyembunyian
Pada proses penyembunyian pesan terenkripsi pada citra menggunakan  algoritma  LSB  dan  transposisi  kolom  akan dihasilkan stego image seperti pada Tabel 2.
TABEL 2 H ASIL S TEGO I MAGE
No Cover Image
Panjang Teks Stego Image
1 Citra peppers 500
2 Citra peppers 1000 3 Citra peppers 2000 4 Citra baboon 500 5 Citra baboon 1000 6 Citra baboon 2000 7 Citra lena 500 8 Citra lena 1000 9 Citra lena 2000
Proses proses penyembunyian pesan terenkripsi pada citra menggunakan algoritma LSB dan transposisi kolom berhasil dilakukan untuk semua teks dan image  yang dibuat contoh, seperti  pada  Tabel  2.  Dan  100%  berhasil  artinya  secara
e-ISSN: 2548-6861
29
virtual, stego  image yang  menghasilkan  gambar  dengan kualitas yang sangat mirip dan tidak dapat dibedakan (untuk semua percobaan).

## B. Hasil Ekstraksi
Stego  image hasil  penyembunyian  pesan  terenkripsi menggunakan algoritma LSB dan transposisi kolom berhasil diekstraksi.  Pesan  teks  hasil  ekstraksi  tidak  berubah  (sama seperti  pesan  teks  yang  disembunyikan  pada cover  image ). Hal ini menunjukan bahwa program yang dibuat pada Matlab R2015b dapat berfungsi dengan semestinya.

## C. Analisis Keamanan
1) Analisis MSE dan PSNR
TABEL 3
H ASIL MSE D AN PSNR
No Stego Image Panjang Teks MSE PSNR 1 Citra peppers 500 0.042725 61.858 2 Citra peppers 1000 0.084676  58.8872 3 Citra peppers 2000 0.16534 55.9809 4 Citra baboon 500 0.042175  61.9142 5 Citra baboon 1000 0.083333  58.9566 6 Citra baboon 2000 0.16471 55.9975 7 Citra lena 500 0.04421 61.7096 8 Citra lena 1000 0.08492 58.8747 9 Citra lena 2000 0.16339 56.0325
Pada  Tabel  3  menunjukan  bahwa  semakin  besar  pesan teks  yang  disisipkan,  maka  nilai  PSNR  dari stego  image semakin  kecil  dan  nilai  MSE  semakin  besar.  Hal  ini menunjukan  bahwa  kualitas stego  image akan  semakin berkurang jika pesan yang disisipkan semakin banyak. Nilai PSNR yang dihasilkan dapat dikategorikan baik. Hal ini bisa dilihat  dari  nilai  PSNR  diatas  50  dB  dan  bahkan  ada  yang diatas 60 dB. Berdasarkan Tabel 2.5, nilai PSNR sebesar ini dikategorikan bagus (diatas 50 dB) dan sangat bagus (diatas 60  dB).  Hal  ini  menunjukan  bahwa  stego  image  yang dihasilkan  oleh  kedua  jenis  penyisipan  ini  sama-sama memiliki kualitas yang baik.
2) Analisis Enhanced LSB
Tabel  berikut  ini  adalah  hasil  dari  teks  yang disembunyikan dalam gambar yang sudah dikodekan
TABEL 4 H ASIL E NHANCED LSB
No Enhanced Cover Image Panjang Teks Enhanced Stego image
1 Citra peppers 500 2 Citra peppers 1000 3 Citra peppers 2000 4 Citra baboon 500 5 Citra baboon 1000 6 Citra baboon 2000 7 Citra lena 500 8 1000
30 Citra lena 9 Citra lena 2000 Hasil stego  image yang  telah  dilakukan enhanced LSB menunjukan  bahwa  piksel-piksel  yang  berisi  pesan tersembunyi  tidak  terlihat  jelas  adanya  kejanggalan  dan bentuknya hampir sama dengan cover image hasil enhanced LSB. Hal ini karena pesan disisipkan secara acak pada piksel citra  dan membaur dengan piksel  lain sehingga  piksel  yang berisi  pesan  menjadi  terlihat  samar  dan  semakin  tidak dicurigai oleh orang yang tidak berkepentingan.

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  Penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  metode  yang  diajukan  dapat  berjalan dengan baik. Pada proses penyembunyian pesan rahasia pada cover  image menghasilkan stego  image yang  secara  kasat mata sangat mirip dengan citra asli. Pesan rahasia pada stego image dapat  diekstraksi  dengan  baik.  Hal  ini  dibuktikan dengan pesan hasil ekstraksi yang tidak berubah. Pada analisis nilai MSE dan PSNR, kualitas stego image yang dihasilkan pada semua percobaan dapat dikategorikan baik karena nilai PSNR diatas 50 dB dan bahkan ada yang diatas 60 dB. Pada analisis enhanced LSB, kejanggalan pada stego image tidak terlihat  jelas sehingga  tidak akan dicurigai oleh orang  yang
tidak berkepentingan akan adanya pesan yang disembunyikan pada stego image tersebut.
D AFTAR P USTAKA
[1] Hamdani, “Penerapan Metode Vigenere pada Kriptografi Klasik untuk Pesan Rahasia,” Informatika Mulawarman , vol. 7, pp. 26-26, 2012.
[2] J.  A.  Kusumaningtyas,  “Analisa  Algoritma  Ciphers  Transposition: Study Literature,” Multimatrix , vol. 1, pp. 1-12, 2018.
[3] A.  Ardiansyah, M. Kurniasih, “Penyembunyian Pesan Rahasia pada Citra Digital dengan Teknik Steganografi Menggunakan Metode Least Significant Bit,” Teknologi Informasi , vol. 8, pp. 96-101, 2018.
[4] D.  E.  Kurniawan  and  N.  Narupi,  “Teknik  Penyembunyian  Data Menggunakan Kombinasi Kriptografi Rijndael dan Steganografi Least Significant  Bit  (LSB),”  Jurnal  Teknik  Informatika  dan  Sistem Informasi,  vol.  2,  no.  3,  Art.  no.  3,  Dec.  2016,  doi: 10.28932/jutisi.v2i3.630.
[5] D. Putra, “Pengolahan Citra Digital,” ANDI , 2010.
[6] R.  Munir,  “Diktat  Kuliah  IF5054  Kriptografi,” Departemen  Teknik Informatika ITB , 2006.
[7] D. E. Kurniawan, N. R. Hartadi, and P. Prasetyawan, “Analisis Hasil Teknik Penyembunyian Hak Cipta Menggunakan Transformasi DCT dan RSPPMC pada Jejaring Sosial,” Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu  Komputer,  vol.  5,  no.  3,  Art.  no.  3,  Aug.  2018,  doi: 10.25126/jtiik.201853692.
[8] A.  Solichin  and  S.  Kom,  “Mengukur  Kualitas  Citra  Hasil Steganografi,” Mengukur Kualitas Citra Has. Steganografi, no. April, pp. 1–4, 2015.
[9] E.  Y.  Hidayat,  K.  Hastuti,  “Analisis  Steganografi  Metode  Least Significant Bit (LSB) dengan Penyisipan Sekuensial dan Acak Secara Kuantitatif dan Visual,” Techno.COM, vol. 12, pp. 157-167, 2013
[10] R.  Sadikin,  “Kriptografi  untuk  Keamanan  Jaringan  dan Implementasinya dalam Bahasa Java,” ANDI , 2012.
[11] U.  Sara,  M.  Akter,  and  M.  S.  Uddin,  “Image  Quality  Assessment through  FSIM,  SSIM,  MSE  and  PSNR—A  Comparative  Study,” Journal of Computer and Communications, vol. 7, no. 3, Art. no. 3, Mar. 2019, doi: 10.4236/jcc.2019.73002.